जीवों को परिवहन की ज़रूरत क्यों है
कोशिका तभी जीवित रहती है जब उसे लगातार भोजन (ऊर्जा और निर्माण के लिए), ऑक्सीजन (ऊर्जा निकालने के लिए) और पानी मिलता रहे और कचरा बाहर जाता रहे। एककोशिकीय जीव में सब कुछ सीधे अंदर-बाहर फैल जाता है। बड़े शरीर में बहुत-सी कोशिकाएँ बाहर से दूर होती हैं, इसलिए पहुँचाने की व्यवस्था चाहिए। इसे द्रव्यमान परिवहन (mass transport) कहते हैं: बहते द्रव में पदार्थों को ले जाना, जिसे पंप धकेलता है या वाष्पन खींचता है।
पोषण के प्रकार
पोषण यानी शरीर के लिए ज़रूरी भोजन पाना।
- स्वपोषी (autotrophic): जीव सरल पदार्थों से अपना भोजन खुद बनाता है। हरे पौधे और शैवाल प्रकाश से बनाते हैं (प्रकाश-संश्लेषण)। कुछ जीवाणु रसायनों की ऊर्जा से बनाते हैं (रसायन-संश्लेषण)।
- विषमपोषी (heterotrophic): जीव दूसरों से बना-बनाया भोजन लेता है। जंतु पौधे या दूसरे जंतु खाते हैं। कवक और कई जीवाणु मृत पदार्थ पर पलते हैं (मृतोपजीवी); परजीवी किसी दूसरे जीवित शरीर पर या अंदर रहते हैं।
- जंतु शाकाहारी (पौधे खाने वाले), मांसाहारी (जंतु खाने वाले) और सर्वाहारी (दोनों) होते हैं।
- भोजन लेने के तरीके: प्राणिसम (holozoic: भोजन अंदर लेकर पचाना, जैसे हम), मृतोपजीवी (बाहर पचाकर सोखना), परजीवी।
झिल्ली से परिवहन
कोशिका झिल्ली कुछ पदार्थों को जाने देती है और कुछ को रोकती है। यह वर्णात्मक पारगम्य (selectively permeable) है।
- विसरण (diffusion): कण ज़्यादा वाली जगह से कम वाली जगह जाते हैं। ऊर्जा नहीं लगती। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड ऐसे ही जाती हैं।
- सुगमित विसरण: वही दिशा, पर प्रोटीन की नली से (ग्लूकोज़ और आयनों के लिए)।
- परासरण (osmosis): पानी का झिल्ली से विसरण, हल्के घोल से गाढ़े घोल की ओर।
- सक्रिय परिवहन: प्रोटीन का पंप कणों को कम से ज़्यादा की ओर, ढलान के उलटे, भेजता है। इसमें ऊर्जा (ATP) लगती है।
- थोक परिवहन: बड़ी चीज़ों को बुलबुले में लपेटकर: अंतर्ग्रहण (endocytosis, अंदर) और बहिःक्षेपण (exocytosis, बाहर)।
जंतुओं और पौधों में गैस विनिमय
गैसें विसरण से आती-जाती हैं, इसलिए अच्छी सतह पतली, गीली, बड़ी और खून (या कोशिकाओं) के पास होनी चाहिए।
- केंचुआ, मेंढक की त्वचा: नम त्वचा।
- मछली: गलफड़े, जिनकी बहुत पतली पट्टियों पर से पानी बहता है।
- कीट: श्वास-नलिकाएँ (tracheae) हवा सीधे कोशिकाओं तक ले जाती हैं।
- मनुष्य: फेफड़े। लाखों छोटी वायुकोशिकाएँ (alveoli) बहुत बड़ी सतह देती हैं; ऑक्सीजन खून में जाती है और कार्बन डाइऑक्साइड बाहर आती है।
- पौधे: पत्तियों के छोटे छिद्र रंध्र (stomata) से हवा आती-जाती है (तनों में वातरंध्र)। दिन में पत्ती CO₂ लेती और O₂ छोड़ती है। दिन-रात श्वसन भी चलता रहता है।
परिसंचरण तंत्र और रक्त परिवहन
परिसंचरण तंत्र में एक द्रव, नलिकाएँ और एक पंप होता है।
- खुला तंत्र (कीट, घोंघा): द्रव नलिकाओं से बाहर निकलकर अंगों को नहलाता है।
- बंद तंत्र (केंचुआ, मनुष्य): खून नलिकाओं के अंदर ही रहता है। तेज़ और नियंत्रित।
- मनुष्य के हृदय में चार कक्ष होते हैं। धमनियाँ खून को हृदय से दूर ले जाती हैं, शिराएँ वापस लाती हैं, और पतली केशिकाएँ कोशिकाओं से भोजन, ऑक्सीजन और कचरे की अदला-बदली करती हैं।
- खून ऑक्सीजन (हीमोग्लोबिन वाली लाल रक्त कोशिकाएँ), भोजन (द्रव प्लाज़्मा में), कचरा (CO₂, यूरिया), ऊष्मा और हार्मोन ले जाता है। श्वेत रक्त कोशिकाएँ कीटाणुओं से लड़ती हैं; प्लेटलेट्स चोट बंद करती हैं।
- दोहरा परिसंचरण: दायाँ भाग खून को फेफड़ों में भेजता है, बायाँ भाग शरीर में।
पौधों में परिवहन: जाइलम और फ्लोएम
पौधों में हृदय नहीं होता, पर दो तरह की नलियाँ होती हैं।
- जाइलम: मृत, खोखली, मज़बूत नलियाँ। जड़ों से पानी और खनिज ऊपर ले जाती हैं। पत्तियों से पानी उड़ता है (वाष्पोत्सर्जन) और पीछे के पानी को खींचता है, जैसे स्ट्रॉ से पेय। जड़ें थोड़ा धक्का भी देती हैं (मूल दाब)।
- फ्लोएम: जीवित नलियाँ। पत्तियों में बनी शक्कर को जड़, फल और बढ़ते सिरों तक, ऊपर या नीचे, पहुँचाती हैं (स्थानांतरण, translocation)। इसमें ऊर्जा लगती है।
- जड़ें मिट्टी से पानी परासरण द्वारा सोखती हैं, पतले मूल रोम इसमें मदद करते हैं।
खुद करके देखो
3D के आख़िरी चरण में हर बटन दबाओ और गति स्लाइडर चलाओ। पहले अनुमान लगाओ: गति शून्य करने पर नीले कणों का क्या होगा? फिर जाँचो। घर पर: अजवाइन (सेलरी) का एक डंठल पानी में डालो, जिसमें खाने के रंग की कुछ बूँदें हों। कुछ घंटे बाद उसे काटकर देखो, रंगीन बिंदु दिखेंगे। यही जाइलम की नलियाँ हैं।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- स्वपोषी = अपना भोजन बनाता है; विषमपोषी = बना-बनाया भोजन खाता है
- विसरण: ज़्यादा सांद्रता से कम सांद्रता, ऊर्जा नहीं
- परासरण: हल्के घोल से गाढ़े घोल की ओर पानी, झिल्ली से
- सक्रिय परिवहन: कम से ज़्यादा सांद्रता, ATP लगता है
- प्रकाश-संश्लेषण: कार्बन डाइऑक्साइड + पानी → ग्लूकोज़ + ऑक्सीजन (प्रकाश, क्लोरोफिल)
- जाइलम: पानी ऊपर (वाष्पोत्सर्जन खिंचाव); फ्लोएम: भोजन दोनों दिशाओं में
हल किए गए उदाहरण
1. एक सड़े लट्ठे पर मशरूम उगा है। यह किस प्रकार का पोषण है?
यह मृत पदार्थ से बना-बनाया भोजन लेता है, इसलिए विषमपोषी है, और ठीक-ठीक मृतोपजीवी (बाहर पचाकर सोखता है)।
2. फेफड़े की वायुकोशिकाओं में ऑक्सीजन ज़्यादा है और वहाँ आ रहे खून में कम। ऑक्सीजन किस दिशा में जाएगी, और क्या ऊर्जा लगेगी?
ऑक्सीजन ज़्यादा (वायुकोशिका) से कम (खून) की ओर जाएगी। यह विसरण है, इसलिए ऊर्जा नहीं लगती।
3. जड़ की कोशिका में मिट्टी से ज़्यादा खनिज आयन हैं, फिर भी वह और ले लेती है। कैसे?
वह आयनों को कम से ज़्यादा सांद्रता की ओर भेजती है। यह सक्रिय परिवहन है, जिसमें पंप और ATP की ऊर्जा लगती है।
4. पत्ती की सतह पर ग्रीस की पतली परत लगाकर रंध्र बंद कर दिए। जाइलम के खिंचाव का क्या होगा?
पानी कम उड़ेगा (वाष्पोत्सर्जन कम), इसलिए जाइलम पर खिंचाव कम होगा और पानी धीरे चढ़ेगा। पत्ती गैसों की अदला-बदली भी नहीं कर पाएगी, इसलिए ज़्यादा समय तक ऐसा रहा तो पौधा कष्ट में आएगा।
आम गलतियाँ
- यह कहना कि पौधे श्वसन नहीं करते। पौधे दिन-रात श्वसन करते हैं; दिन में प्रकाश-संश्लेषण बस तेज़ होता है।
- जाइलम और फ्लोएम को मिला देना। जाइलम = पानी ऊपर; फ्लोएम = भोजन (शक्कर) दोनों दिशाओं में।
- यह सोचना कि विसरण में ऊर्जा लगती है। ऊर्जा (ATP) सिर्फ़ सक्रिय परिवहन में लगती है।
- यह कहना कि सारी शिराएँ कम ऑक्सीजन वाला खून ले जाती हैं। फुफ्फुस शिरा ऑक्सीजन-भरा खून ले जाती है।